<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1680257309634/1680257309634.jpg" width="808" height="597" /></p> <p>&nbsp;</p> <p>由 Ho Ghim Wei 教授（坐著，左）領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員開發(fā)了一種革命性的技術(shù)，用于生產(chǎn)超薄無機(jī)膜，這種膜具有高能效和高度可定制性，適用于不同的應(yīng)用。</p> <p><br />合成策略的突破使無機(jī)膜的簡單配方成為可能，這些膜不僅節(jié)能而且高度可定制，可能會(huì)徹底改變?cè)S多行業(yè)的運(yùn)營方式，以實(shí)現(xiàn)更大的可持續(xù)性。</p> <p><br />無機(jī)膜可以被認(rèn)為是廚房篩子。類似于篩子如何將較小的顆粒與較大的顆粒分開，通常由陶瓷或金屬制成的無機(jī)膜根據(jù)分子的大小和特性選擇性地分離分子。</p> <p><br />在一項(xiàng)突破性的成就中，新加坡國立大學(xué)設(shè)計(jì)與工程學(xué)院 (CDE) 的一組研究人員在電氣與計(jì)算機(jī)工程系Ho Ghim Wei 教授的帶領(lǐng)下，開發(fā)了一種革命性的生產(chǎn)技術(shù)超薄無機(jī)膜。這些獨(dú)立的膜可以在沒有任何支撐基材的情況下發(fā)揮作用&mdash;&mdash;這是膜技術(shù)的一項(xiàng)重大進(jìn)步。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1680257317703/1680257317703.jpg" width="808" height="530" /></p> <p><br />終于自由了&mdash;&mdash;這組顯微鏡照片描繪了動(dòng)態(tài)粒子向氣液界面處的各種獨(dú)立膜移動(dòng)的美妙時(shí)刻。</p> <p><br />高度可定制且易于生產(chǎn)的無機(jī)膜&mdash;&mdash;以通用、簡便的合成策略為基礎(chǔ)&mdash;&mdash;有可能使過濾和分離以外的應(yīng)用受益。從能量轉(zhuǎn)換到催化和傳感，膜的多功能性可以改變依賴膜技術(shù)的各個(gè)部門和行業(yè)。通過提高工業(yè)過程的效率和可持續(xù)性，新加坡國立大學(xué)科學(xué)家的開創(chuàng)性研究揭示了在面對(duì)氣候變化時(shí)克服能源挑戰(zhàn)的新可能性。</p> <p><br /><span class="h1">重新構(gòu)想膜</span></p> <p><br />眾所周知，用于純化和分離過程的傳統(tǒng)膜技術(shù)是能源密集型技術(shù)，因此價(jià)格昂貴，通常需要結(jié)合壓力、熱量，有時(shí)還需要化學(xué)品才能有效發(fā)揮作用。此外，膜必須再生，而過濾后的成分通常在分離后需要進(jìn)一步處理，從而導(dǎo)致額外的能源需求和成本。</p> <p><br />傳統(tǒng)膜技術(shù)的這些局限性促使何教授團(tuán)隊(duì)的博士后研究員張晨博士開發(fā)了一種新的高效無機(jī)膜合成策略。張博士的方法涉及在液體環(huán)境中馴服無序、自由漂浮的無機(jī)構(gòu)建塊，誘導(dǎo)它們自組裝成所需的膜。這種可調(diào)節(jié)的過程提供了一種有效的方法來為特定應(yīng)用定制膜的厚度和孔隙特性，從而實(shí)現(xiàn)最大的能源效率。</p> <p><br />&ldquo;我們的研究還使我們能夠采用一種全新的方法來重新思考無機(jī)膜的傳統(tǒng)開發(fā)方式，&rdquo;張博士補(bǔ)充道。</p> <p>&nbsp;</p> <p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1680257335246/1680257335246.jpg" width="808" height="582" /></p> <p><br />傳統(tǒng)膜技術(shù)的局限性促使何教授（站立）團(tuán)隊(duì)中的陳章博士（坐著）開發(fā)一種新的高效無機(jī)膜合成策略。</p> <p><br />新加坡國立大學(xué)的科學(xué)家們提出了一種合成模板，其他研究人員可以將其用于他們的工作，這可能會(huì)以可擴(kuò)展且具有成本效益的方式刺激發(fā)現(xiàn)更多具有更廣泛組成范圍的新型膜。</p> <p><br />從結(jié)構(gòu)的角度來看，他們生產(chǎn)的膜比傳統(tǒng)膜具有更多的幾何多樣性，在設(shè)計(jì)膜結(jié)構(gòu)時(shí)提供了更多的靈活性和選擇。</p> <p><br />此外，該研究還探索了膜功能，其中使用高選擇性二維屏障來控制跨膜的能量流。這一特性可能會(huì)影響膜的功能&mdash;&mdash;允許根據(jù)離子的電荷過濾離子，利用不同形式的能量，如熱能、電能或光能，或選擇性地濃縮特定分子。這種靈活性在各種與能源相關(guān)的應(yīng)用中非常受歡迎，包括燃料電池和太陽能轉(zhuǎn)換。</p> <p><br />何教授說：&ldquo;我們的新技術(shù)有可能改變嚴(yán)重依賴膜進(jìn)行操作的行業(yè)，尤其??是與能源或環(huán)境相關(guān)的行業(yè)。&rdquo;&ldquo;創(chuàng)造具有高度選擇性的獨(dú)立無機(jī)膜的能力開辟了許多令人興奮的可能性用于高級(jí)空間動(dòng)態(tài)分離、催化、傳感器、存儲(chǔ)器和離子導(dǎo)體的應(yīng)用，所有這些都代表了前所未有的發(fā)展。&rdquo;</p> <p><br />該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果于 2023 年 3 月 29 日發(fā)表在科學(xué)雜志《自然》上。</p> <p><br /><span class="h1">制定更綠色的未來</span></p> <p><br />研究人員的創(chuàng)新強(qiáng)調(diào)效率和定制，在新加坡國立大學(xué)的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，大大降低了全球膜相關(guān)工藝的能源消耗，從而減少了各行業(yè)的碳足跡。</p> <p><br />在這一突破潛力的推動(dòng)下，何教授計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)跨學(xué)科的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開展一項(xiàng)多方面的研究計(jì)劃，以將膜技術(shù)提升到一個(gè)新的水平。&ldquo;通過探索范圍廣泛的膜成分并將它們與各種形式的能量結(jié)合起來，我們希望開啟新的應(yīng)用，并進(jìn)一步朝著更可持續(xù)的未來邁進(jìn)，&rdquo;何教授分享道。</p> <p><br />該團(tuán)隊(duì)還在尋求開發(fā)自動(dòng)化制造工具，以簡化無機(jī)膜的生產(chǎn)過程，最終使他們的技術(shù)更容易在更大規(guī)模上使用。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>